CN1445634A

CN1445634A - 温度特性补偿装置

Info

Publication number: CN1445634A
Application number: CN03119382.XA
Authority: CN
Inventors: 阿部崇
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-03-15
Filing date: 2003-03-14
Publication date: 2003-10-01
Anticipated expiration: 2023-03-14
Also published as: US6870421B2; US20030227756A1; CN1210636C; JP2003273654A

Abstract

本发明提供了一种温度特性补偿装置，可以把使用热敏传感器的控制电路等的温度特性校正为线性或任意斜率，并可以保证正确并稳定地工作。该温度特性补偿装置包括：由包含插入了第一电阻R1的恒电流路径(32)的多个恒电流路径(31、32、和33)多段地构成电流镜电路的稳压电源(10)；基于与所述恒电流路径(31和32)分别连接的一对晶体管(5和6)构成的带隙电路(20)；在含有这些构成的稳压电源(10)中的将得到的基准电压VST通过低阻抗提供的电压输出器电路(60)；以及与所述一对晶体管(5和6)的发射极面积E1和E2的比率(两个晶体管的尺寸比)有关的，通过随意选择所述第一电阻R1和第二电阻R2的比率，随意设定输出电压VST的温度系数TC[mV/℃]斜率的温度梯度管理装置。

Description

温度特性补偿装置

技术领域

本发明涉及对各种电气电子应用设备中固有的温度特性进行任意校正的温度特性补偿装置。

背景技术

以往，在通过具有温度特性的热敏电阻器、导体及半导体等热敏器件与其他构成元件的组合构成的电气电子应用设备中，在积极应用热敏器件的温度特性时或由于其温度特性有弊端而需要校正时，一般情况下，要利用对用于电气电子应用设备中的热敏器件固有的温度特性进行任意校正或相对应地配置具有抵消的温度特性的热敏器件。

例如，作为电阻的变化与温度相关的热敏电阻器具有热敏电阻，包括随着温度上升电阻变大的正相关变化的热敏电阻和随着温度上升电阻下降的负相关变化的热敏电阻。电路设计(没有图示)要将这种热敏电阻配置在电子电路的关键部位，抵消由于温度特性导致的弊端。也就是说，大部分导体随着温度的上升电阻变大，而半导体的导电率反而上升。这种温度特性与其说是线性的，不如说多是依据多维函数曲线和指数曲线或对数曲线而变化的。并且，由这种导体及半导体构成的电子设备，其温度特性如果有弊端，为消除其弊端要进行抵消关系的校正。

图4是使用现有的带隙电压源的基准电压供给电路200的电路图，该现有的基准电压供给电路200包括：稳压电源50，其由第一电源(以下称为“电源VDD”或“VDD”)和第二电源(以下称为“电源VSS”或“VSS”)供给，并包含带隙电路40；电压输出器电路60，其将由带隙电路40产生的基准电压VST，在低阻抗状态下从端子VREF恒压输出。带隙电路40，由N沟道.MOS.Tr.(以下省略为“N.Tr”)53和N.Tr54构成，与恒电流路径41和42连接，由具有包括带隙电路40的多个恒电流路径41、42、43、和44的多段电流镜电路构成稳压电源50。

另外，图4中只有N.Tr53采用耗尽型，其他的MOS.Tr全部采用增强型。

然后，在形成稳压电源50的最终阶段的恒电流路径44上，从VDD侧依次串联连接有插入的P.Tr51，接着是增强型P+栅极N沟道晶体管(以下省略为“PGN.Tr”)56，从而形成稳压电源50的输出端子V6。电压输出器电路60包括运算放大器61和P.Tr62，该运算放大器61的负输入端子与该输出端子V6连接，该运算放大器61的输出端子J连接在P.Tr62的栅极G上。从VDD侧依次连接P.Tr62的源极S及漏极D，接着串联连接负载电阻(以下简称为“R4”)，R4与VSS连接。该P.Tr62的漏极D及R4的连接点是端子VREF，通过低阻抗从端子VREF输出基准电压VST。

具体地说，当基准电压供给电路200与电源VDD、VSS连接时，利用N.Tr53，一定的电流开始流通，由P.Tr58和59构成的电流镜电路所流通的是由N.Tr53决定的电流，起动N.Tr55，由P.Tr50和P.Tr51构成的电流镜电路起动PGN.Tr56，端子V6中，N.Tr5和PGN.Tr6的费密能级的差分为：基准电压VST＝1.05V输出，运算放大器61起动P.Tr62，R4开始流通电流，根据输入阻抗高、输出阻抗低的运算放大器61的特性，从端子VREF输出端子V6及同一基准电压VST。

发明内容

但是，以热电偶或热敏电阻器为温度传感器的电子温度计或符合构成元件的温度变化的系统及温度变化本身作为控制要素，在发展性的应用系统等中，希望高精度并稳定工作时，需要对该传感器或控制对象的输出电压进行严密的温度补偿。也就是，本发明的目的是提供不仅固定且一律地进行抵消，而且即使该传感器的温度特性是非线性的，也能对其温度特性任意校正为完全线性的校正装置，以及将标准指标提供给该校正装置的基准电压供给电路。

为了实现上述目的，本发明的用于对电气电子应用设备关键部位的温度特性进行抵消或调整的温度特性补偿装置，包括：以在带隙电路20得到的恒压为基础，将生成的基准电压VST进行输出的稳压电源10；由所述稳压电源10将输出的基准电压VST以低阻抗状态稳定供给的电压输出器电路60；将所述基准电压VST的温度系数TC[mV/℃]随意管理的温度梯度管理装置。所述稳压电源10包括：恒电流电路30，所述恒电流电路包括其中包含插入有第一电阻R1的恒电流路径32在内的多个恒电流路径31、32，以及由构成电流镜形式(カレントミラ一型)的，分别插入在所述多个恒电流路径31、32中的一对晶体管5、6构成的所述带隙电路20；恒电流路径33，该恒电流路径从属于所述恒电流电路30连接，构成多段电流镜形式，中间插入有第二电阻R2；所述温度梯度管理装置，根据与所述一组晶体管5、6的尺寸比率有关的所定公式中，对所述第一电阻R1和所述第二电阻R2的比率随意选择。

因此，温度系数TC[mV/℃]的斜率包括零，可以从正斜率到负斜率随意设定，能够抵消在组合的电气电子应用设备中应消除的温度特性的弊端。设定方法根据简单的公式，可以只是适当地设定(双极)晶体管5的发射极面积E1和(双极)晶体管6的发射极面积E2的比率(两个晶体管的尺寸比)，以及作为补偿电阻的电阻R1和电阻R2的比率。

另外，本发明的所述恒电流路径31、32、和33由进行沟道掺杂后，使阈值电压VTH降低而生成的增强型晶体管构成，因此可以降低最低工作电源电压。

另外，本发明的所述温度梯度管理装置，由所述第一电阻R1和所述第二电阻R2中的至少一个，根据所述非易失性存储器的存储数据，利用晶体管开关Tr20～Trn的开关(ON-OFF)动作，随意设定任意电阻值的多段转换式可变电阻VR20构成。

因此，具有非易失性存储器80的计算机装置，在程序中读出所述存储数据的同时，根据其存储数据，通过使晶体管开关Tr20～Trn适当进行ON-OFF动作，将多段转换式可变电阻VR20随意设定成任意电阻值。因此如上所述，对在组合的电气电子应用设备中应清除的温度特性弊端进行抵消的效果，即使电源处于OFF(关)状态时也可以维持。另外，由于非易失性存储器基本上内置于瞬间存储器中，所以本发明的应用范围很广。

另外，本发明还包括：所述晶体管5和6开始ON(开)，将所述带隙电路从OFF到ON起动所需的冲击电压，提供给所述晶体管5和6的基极B的单触发电路11。

因此，对于温度特性补偿装置100及与温度特性补偿装置100组合后动作的电气电子应用设备，投入电源后可以减少起动或ON-OFF控制时所消耗的电力。即，以往所述稳压电源10中必不可少的用于产生脉冲电压的大容量电容器C1可以不用。因此，可以节省大容量电容器C1产生脉冲电压时所消耗的大电流，利用软件等可以简单控制、快速起动。

另外，本发明是与微型计算机组合构成的温度特性补偿装置，由设置在所述微型计算机内部的恒压稳压电源VOSC供电到使所述带隙电路20工作的所述恒电流路径31和32上。

因此，由于所述带隙电路形成的基准电压相对于电源电压变动很少，所以可以更稳定且精密地控制。

另外本发明具有为了测量所述基准电压VST进行补偿调整，将所述电压输出器电路60的负载电阻R3或所述第二电阻R2中的至少一个的值临时设定为最低值的补偿调整模式。

因此，例如，图2所示的所述多段转换式可变电阻VR20中的晶体管开关Tr20处于ON状态，端子X-Y之间的电阻R＝0Ω，公式(2)(3)中的R2＝0Ω，如果代入则

VST＝VBE+(R2/R1)·(K·T/q)·ln(E2/E1)……(2)

由(2)式能够简单推出VST＝VBE。

其中，

R2：与图1的Tr8的发射极和Tr7的漏极D连接的电阻R2的电阻值；

VBE：双极Tr8基极·发射极间的电压。

温度系数＝偏微分(T)VST

＝偏微分(T)VBE+(R2/R1)·(K·/q)·ln(E2/E1)

＝-2mV/℃+(R2/R1)·(K·/q)·1n(E2/E1)……(3)

温度系数＝温度梯度+设计常数……(3)

另外，所述基准电压VST的温度系数用(3)式表示，其中R2＝0Ω，即使不能代入，由于R2是小值，所以对(3)式中“设计常数的影响”就小，决定设计常数以前的补偿调整能够正确进行，并可以精密设定依靠温度特性补偿装置100的温度校正。

附图说明

图1是本发明的温度特性补偿装置的电路图；

图2是多段转换式可变电阻的电路图及其周围部件的说明图；

图3是将温度补偿装置中的电阻R1、R2、R3中至少一个以上的电阻，根据温度补偿对象，进行适当控制的状态说明图；以及

图4显示使用现有的带隙电压源的基准电压供给电路的电路图。

具体实施方式

以下根据附图对本发明的实施例进行说明。

图1是对于正常工作的液晶面板101来说，为了对其具有的有害温度特性进行抵消补偿，将所需的温度特性补偿装置100通过端子VREF进行连接的电路图。图1中，将基准电压VST通过温度特性补偿装置100的端子VREF稳定地供给液晶面板101。另外，省略了用于使液晶面板101动作的众所周知的配线连接。而对液晶面板101通常的工作状态继续进行说明。并且，将电压VDD和电压VSS供给到稳压电源10和电压输出器电路60上。

此外，一般情况下，在微型计算机中，具有设置在构成其微型计算机IC内部的恒压稳压电源VOSC。因此，如果将没有图示的低电压稳压电源VOSC供给到稳压电源10和电压输出器电路60上，则对于电源电压的变动来说，由于带隙电路20生成的基准电压的变动会更小，因此，可以更加稳定、精密地控制。

稳压电源10除了P.MOS.Tr1、2和N.MOS.Tr3、4以外，还具有PNP双极的Tr5、6和电阻R1，构成后面所述的电路。另外，单触发电路11与端子V1连接，电源接通时产生触发，将触发导致的冲击给予与端子V1连接的Tr5、6的基极，使稳压电源10起动。作为这种起动装置，以往是使电容器C1介于电源VDD和端子V1之间，利用电源接通时的过渡现象所产生的触发，但是利用没有图示的软件适当输入的单触发电路11所具有的功能，可以不需要电容器C1。图1是为了进行比较说明标出了电容器C1，而在实施例中不使用电容器C1。另外由Tr5、6和电阻R1构成带隙电路20。

在此，图1所示的稳压电源10中的Tr1、Tr3和Tr5，以及Tr2、Tr4和Tr6分别为串联连接。其理由是因为，P沟道型和N沟道型的晶体管，一般具有相反的温度特性，因此，在严密管理温度特性时，预先设计了对温度特性进行抵消的电路。

但是，所述的Tr1、Tr3和Tr5，以及Tr2、Tr4和Tr6分别串联连接的电路，如果是由与通常的IC制造工艺同样生成的MOS晶体管构成，根据串联连接的Tr连接段数，需要高的工作电压，因此，稳压电源10的最低工作电压上升。即，电源VDD和电源VSS需要提高电位差，这一点在设计上是不利的。

于是，在产生构成恒电流电路30的Tr1～Tr4时利用沟道掺杂，使所述阈值电压VTH下降30％。这样稳压电源10的最低工作电压可以相当于以往的70％。即，如果Tr1、Tr3和Tr5，或者Tr2、Tr4和Tr6的各阈值电压按VTH＝0.6V计算，则0.6V×3＝1.8，如果下降到各阈值电压按VTH＝0.4V计算，则0.4V×3＝1.2。在这里为了说明，进行了数值的简单计算。

根据图1所示的电路图，对本发明的温度特性补偿装置100的工作原理进行说明。接通电源时，用单触发电路11，如果为了将冲击给予Tr5和6共同连接的基极B，电压VDD只是瞬间给予端子V1，则Tr5和6构成的电流镜电路开始流通电流。在单触发电路11上设定的一定的触发给予的时间如果过多，由Tr5和6构成的电流镜电路，随着电源电压的变动，将电流变化小的稳定的恒电流供给Tr3和4的源极S和漏极D，因此，带隙电路20以高精度进行工作，Tr3和4具有使Tr1和2的漏极电压的电压变动减少的效果。

决定Tr1和2以及Tr3和4构成的电流镜型恒电流电路30流动的恒电流I1＝I2的是带隙电路20，基于PNP双极Tr5和6的发射极面积比(E2/E1)，和介于Tr6的发射极和Tr4源极S之间的电阻R1，用下式表示。

I1＝I2＝(1/R1)·(K·T/q)·ln(E2/E1)……(1)

其中，上面(1)式中的各常数如下。

R1：图1的Tr6的发射极与Tr4源极S连接的电阻的电阻值

K：玻耳兹曼常数

T：绝对温度

q：库仑电荷

E1：双极Tr5的发射极面积

E2：双极Tr6的发射极面积

基于由Tr1～4构成的电流镜电路及带隙电路20的恒电流电路30可以流动(1)式中规定的恒电流I1＝I2。并且从属于多段的电流镜电路可也由Tr7和Tr8构成，因此，Tr7也开始流通与恒电流电路30生成的电流I1＝I2相同值的电流I3。即，用电流I1＝I2＝I3表示，在端子V4产生的基准电压VST，作为Tr8的基极发射极电压和与电阻R2两端有关的电压之和，可用下面的(2)式表示。另外图1中的R2为可变电阻的符号，其含意后面叙述，而在这里作为特定的电阻R2进行说明。

另外，利用带隙电路20，在(1)式中规定的电流I1＝I2＝I3如果在Tr7流通，Tr8就可以将运算放大器61的耗电流缩小到能够工作的下限，从而实现节电。

其中，

VST＝VBE+(R2/R1)·(K·T/q)·ln(E2/E1)……(2)

R2：图1的Tr8的发射极与Tr7的漏极D连接的电阻的电阻值

VBE：双极Tr8的基极·发射极之间的电压

并且，所述基准电压的温度系数的公式用(3)式表示。

(2)式的未知函数是由多变量形成的方程式，这个用绝对温度T表示的偏微分(以下为“偏微分(T)”)，(2)中所示的VST中的温度系数是明确的。

温度系数＝偏微分(T)VST

＝偏微分(T)VBE+(R2/R1)·(K·/q)·ln(E2/E1)

＝-2mV/℃+(R2/R1)·(K·/q)·ln(E2/E1)

温度系数＝温度梯度+设计常数……(3)

像在(3)中温度梯度-2mV/℃能充分进行抵消那样，利用所述设计常数的增减，可以任意设定温度系数的+和-。

例如，设计常数(R2/R1)·(K·/q)·ln(E2/E1)……(4)中，

如果1＜(E2/E1)，则0＜ln(E2/E1)……(5)

如果1＞(E2/E1)，则0＞ln(E2/E1)……(6)

(K·/q)是固定的物理常数，(R2/R1)是任意的。因此，从(1)～(6)最佳设定E1、E2、R1、R2的值，从而也可以任意设定温度系数的+和-。利用所述运算放大器61的工作，由于VST＝VREF，所以可以将液晶面板101的温度系数维持在进行抵消的最佳状态。

根据后面所述的方法，如果R1和/或R2为可变电阻，则应用范围广泛，但是，图1中R1的符号表示为固定电阻，但没有必要限定于固定电阻。

决定(3)式的主要因素为，通过调整PNP双极Tr8的基极发射极电压具有的温度梯度-2mV/℃和调整PNP双极Tr5和6的发射极面积比和电阻R1和电阻R2之比，可以设定任意的温度系数，因此可进行输出电压的温度校正。

另外，基准电压VST，运算放大器驱动Tr.P9，电流开始在负载电阻R3中流通，根据运算放大器的特性，基准电压VST输出到端子VREF，其基准电压VST为恒压，可驱动液晶面板101。因此，(3)式中将Tr5和6的发射极面积比以及电阻R1和电阻R2的比结合液晶面板101的温度系数的设计，实现没有错误动作的电路。

另外，端子V1、V2、V3、V4、VREF是在电路中为了便于说明该处的电压而命名的端子，并不限定于具有连接该电路内部和外部构成的端子。并且，各图中称为“端子”的部位，基本用于同样意思。

图2是多段转换式可变电阻VR20(以下成为“VR20”)的电路图及周围部件的说明图，在VR20的端子X和端子Y之间，连接任意电阻RΩ。另外，为了在VR20连接任意的电阻RΩ，信号产生装置70，产生适宜的电阻值设定信号PT1、PT2、……PTn，对应于不同的电阻值设定信号PT1、PT2、……PTn的各种控制信号模式，可读出并记录到非易失性存储器80。并且，VR20和同等的多段转换式可变电阻VR10、VR30也可利用非易失性存储器80所产生的控制信号，接受独立的控制，设定适当的电阻值。

在VR20内部有从端子X开始依次串联连接的1KΩ的固定电阻R21～Rn，在这些各连接段的Q1～Qn上分别连接用作并联开关的增强型P沟道MOS.Tr20～Trn的各漏极D，Tr20～Trn的各源极S与共同的端子Y连接。Tr20～Trn的各栅极G具有作为控制端子S0～Sn的功能。

即，通过提供适当的Hi-Low控制信号给控制端子S0～Sn，P沟道的Tr20～Trn中无论哪个任意的Tr，用Low快速地进行ON-OFF，可以适当加减固定电阻R21～Rn的串联连接的段数。例如，如果至少提供Low控制信号给控制端子S0，则由于至少Tr20处于ON状态，所以端子X-Y之间的电阻为0Ω。但是忽略各Tr的ON状态时的电阻。

接着，如果只提供Low控制信号给控制端子S1，提供Hi的控制信号给其他控制端子S0、S2～Sn，则只有Tr21处于ON状态，Tr20及Tr22～Trn处于OFF状态，因此，端于X-Y之间只连接了R21的电阻为R＝1KΩ。

另外，如果只提供Low控制信号给控制端子S2，提供Hi的控制信号给其他控制端子S0、S1、S3～Sn，则只有Tr22处于ON状态，Tr20、Tr21、和Tr23～Trn处于OFF状态，因此，端子X-Y之间，R21和R22串联连接的电阻为R＝R21+R22＝1KΩ+1KΩ＝2KΩ。

同样，如果只提供Low控制信号给控制端子S3，则只有Tr23处于ON状态，端子X-Y之间的电阻为R＝R21+R22+R23＝3KΩ，如果只提供Low控制信号给控制端子S4，在端子X-Y之间，R21～R24的4个电阻串联连接的电阻R＝4KΩ。

接着，如果只提供Low控制信号给控制端子Sn，提供Hi控制信号给除Sn以外的其他控制端子，则只有Trn处于ON状态，除Trn以外处于OFF状态，因此，在端子X-Y之间，R21～Rn的电阻(n-20)个串联连接的电阻为R＝(n-20)个×1KΩ＝(n-20)KΩ。

这样，用控制端子S0、S2～Sn的控制信号的给予方法顺序，可以随意加减多段电阻R。用(n-20)个将所示的固定电阻R21～Rn的串联连接的段数和1KΩ的各电阻是什么样的值，是设计上所要求的程序。另外，之所以不是n个而是(n-20)个，是因为VR20的第一段固定电阻符号不是R1而是从R21开始，这只不过是确保标示的匹配。

信号产生装置70为了在VR20连接任意的电阻RΩ，产生适当的电阻值设定信号PT1、PT2、……PTn，对应于不同的电阻值设定信号PT1、PT2、……PTn的各种控制信号模式从非易失性存储器80读出。例如，信号产生装置70产生电阻值设定信号PT1时，只提供Low控制信号给控制端子S1，则只有Tr21处于ON状态、R＝1KΩ。同样，信号产生装置70产生电阻值设定信号PT2时，只提供Low控制信号给控制端子S2，则只有Tr22处于ON状态、R＝2KΩ。接着，信号产生装置70产生电阻值设定信号PTn时，只提供Low控制信号给控制端子Sn，则只有Trn处于ON状态、R＝(n-20)KΩ。

这种实施例中，将增强型P沟道Tr20～Trn用Low快速控制ON-OFF，但没有必要只限于这种结构。

另外关于所述温度梯度管理装置，根据图1所示的温度特性补偿装置的电路图及图2所示的多段转换式可变电阻的电路图以及周围的部件说明图的说明，对构成、作用及效果进行阐述。

图3是将温度特性补偿装置100中电阻R1、R2、R3中至少一个以上的电阻根据温度补偿对象进行适当控制的状态说明图。图3显示信号产生装置70与本发明的温度特性补偿装置100组合后，按照不同的温度特性补偿对象，可以随意转换成适当决定的发出信号。即使非易失性存储器80的存储内容在电源OFF时也可以保存，因此，初期设定后，不需要不使用时的激励电源。即，在将非易失性存储器80的存储适当读出后，如果利用所实施的软件程序的控制，即使是非线性的温度梯度，通过对各段温度梯度的补偿程度进行适当的加减，可以实现所需的平或线性的温度梯度。

具体地说，信号产生装置70由没有图示出的EEPROM构成，根据所述对象的区别，将预先确定的初始设定信息，从用户方写入到EEPROM。例如，当温度补偿对象是图1所示的液晶面板101时，在图3的该栏就写入液晶面板，因此设定为，如果从同一行向右读，可产生电阻值设定信号PT1，控制端子S1为Low，Tr21处于ON状态，R＝1KΩ。

同样，当温度补偿对象为没有图示出的体温计时，在图3的该栏就写入体温计，因此设定为，如果从同一行向右读，可产生电阻值设定信号PT5，控制端子S5为Low，Tr25处于ON状态，R＝5KΩ。另外，R21～Rn之所以一律为1KΩ，是为便于说明临时的数值，而实际中的电阻由于是设计上的课题，所以带入具体数值的公式就省略说明。

其结果，温度系数TC[mV/℃]的斜率包括零，从正的斜率0.61[mV/℃]到负的斜率-0.45[mV/℃]，可随意设定。并且，温度特性补偿装置100对组合的电气电子应用设备的应消除的温度特性的弊端可进行抵消。设定方法依据简单的公式(1)～(6)，(双极)晶体管5的发射极面积E1和(双极)晶体管6的发射极面积E2的比率(两个晶体管的尺寸比)及补偿电阻的电阻R1和电阻R2的比率可以仅仅是适当地设定。

如从图2及图3读取的那样，根据温度补偿对象是什么，信号产生装置70为了连接任意的电阻RΩ，就会产生适当的电阻值设定信号PT1、PT2、……PTn；对应于不同电阻值设定信号PT1、PT2、……PTn的各种控制信号模式由非易失性存储器80读出，可以随意设定电阻R。在非易失性存储器80的存储内容，对于多个电阻R1、R2及/或R3可以对各自的电阻独立地进行控制。在这种情况下，与图2所示的VR20同样的多段转换式可变电阻VR10、VR30，利用非易失性存储器80产生的控制信号，接受独立的控制。

另外，信号产生装置70对输出的电阻值设定信号PT0设定为补偿调整模式。

例如，图2所示的所述多段转换式可变电阻VR20中的晶体管开关Tr20处于ON状态，如果将端子X-Y之间的电阻R＝0Ω代入(2)(3)式中，R2＝0Ω，则

VST＝VBE+(R2/R1)·(K·T/q)·ln(E2/E1)……(2)

由(2)式可简单推出VST＝VBE。

其中，

R2：为与图1的Tr8的发射极和Tr7的漏极D所连接的电阻R2的电阻值；

VBE：为双极Tr8基极·发射极间的电压。

温度系数＝偏微分(T)VST

＝偏微分(T)VBE+(R2/R1)·(K·/q)·ln(E2/E1)

＝-2mV/℃+(R2/R1)·(K·/q)·ln(E2/E1)……(3)

温度系数＝温度梯度+设计常数……(3)

另外，所述基准电压VST的温度系数用(3)式表示，其中R2＝0Ω，即使不能代入，由于R2值小，所以对(3)式中“设计常数的影响”就小，可以正确进行决定设计常数以前的补偿调整，并可以精密设定基于温度特性补偿装置100的温度校正。

此外，为了对测量的标准电压VST进行补偿调整，具有将所述电压输出器电路60的负载电阻R3或所述第二电阻R2中至少一方的值临时设定为最低值的补偿调整模式，即使将负载电阻R3临时设定为最低值，也可得到与R2＝0Ω时类似的效果。

图1所示的R1、R2、R3如果由图2所示的R10、R20、R30构成，通过最佳设定所述(1)～(6)式中的E1、E2、R1、R2，可任意设定温度系数为+或-。通过所述的运算放大器61的动作，由于VREF＝VST，所以至少液晶面板101的温度系数[mV/℃]可维持在进行抵消的最佳状态。R3的常数设定可以为固定的也可以为可变的。

另外，所述对象如果是体温计，将电阻值设定信号PT5与EEPROM同样进行写入，具有信号产生装置70、非易失性存储器80及多段转换式可变电阻VR20的温度补偿装置可以作为通用的商品销售。

或者，将温度补偿装置内置于使用在手提电话及电视摄像机上的可充放电的电池部分，根据其电池部分的温度，感知充放电的状态，进行与其充放电状态有关的适当的控制时，提供正确的恒电流给附设的温度传感器，通过检测产生的变化量，可得到所述控制情况下的效果。即，如果形成基准的恒电流或恒电压对包括所述温度传感器的控制电路的温度特性补偿起作用，则根据温度可进行精密的管理或控制。

另外与双极Tr5的发射极面积E1和双极Tr6的发射极面积E2之间的比率有关的是所述两个晶体管的尺寸比，其尺寸比可称为镜系数(ミラ一係数)m1，包含在本发明的技术构思中的可以用镜系数m1表达。

以上的构成说明，根据本发明，温度系数TC[mV/℃]的斜率包括零，从正的斜率到负的斜率可以随意设定，来自从组合的电气电子应用设备的应清除的温度特性的弊端可以进行抵消。设定方法依据简单的公式，Tr5的发射极面积E1和Tr6的发射极面积E2的比率(两个晶体管的尺寸比)及温度系数设定用的电阻R1和电阻R2的比率可以适当地设定。

另外，根据本发明，所述恒电流路径31、32、和33由进行沟道掺杂后使阈值电压降低而生成的增强型晶体管构成，因此，可以降低最低工作电源电压。

根据本发明，具有非易失性存储器80的微型计算机装置等，在程序中读出所述存储数据的同时，根据其存储数据，开关对晶体管开关Tr20～Trn进行的ON-OFF动作，可随意设定多段转换式可变电阻VR20的任意电阻值，因此，如前所述，对组合的电气电子应用设备的应清除的温度特性的弊端进行抵消的效果在电源即使处于OFF状态也可以维持。

另外，根据本发明，对于温度特性补偿装置100及与温度特性补偿装置100组合后工作的电气电子应用设备，接通电源后，可以减少起动或ON-OFF控制时消耗的电力。即，在以往所述的稳压电源10中不可欠缺的用于产生脉冲电压的大容量电容器C1可以不需要。因此，可以节省大容量电容器C1在产生脉冲电压时，消耗的大电流，利用软件程序的简单控制，可以快速起动。

根据本发明，相对于电源电压的变动，由于所述带隙电路20所作的基准电压VST的变动小，所以可以更加稳定、精密地控制。

另外本发明具有为了测量基准电压VST进行补偿调整，具有第一电阻R1和第二电阻R2中至少一方的值临时设定为最低值的补偿调整模式。

因此，由于第二电阻R2是小的值，对(3)式中的“设定常数的影响”就小，因此，可以正确决定设计常数以前的补偿调整，可以精密设定基于温度特性补偿装置的温度校正。

附图标记说明

1、2、7、9、50、51、58、59、62 增强型P.MOS.Tr

3、4、54、55 增强型N.MOS.Tr

5、6、8 PNP双极Tr

10 稳压电源

11 单触发电路

20、40 带隙电路

30 恒电流电路

31、32、33、41、42、43、44 恒电流路径

50 稳压电源

53 耗尽型N.MOS.Tr

56 增强型P+栅极N沟道晶体管(PGN.Tr)

60 电压输出器电路

61 运算放大器

70 信号产生(发生)装置

80 非易失性存储器

100 温度特性补偿装置

101 液晶面板

200 现有基准电压供给电路

B 基极

C 集电极

C1 电容器

E 发射极

E1 双极Tr5的发射极面积

E2 极Tr6的发射极面积

D 漏极

G 栅极

11、12、13 恒电流

J 运算放大器61的输出端子

K 玻耳兹曼常数

PT0、PT1、PT2、……、PTn 电阻值设定信号

q 库仑电荷

Q0、Q1、Q2、Q4、……、Qn 连接段

R1 第一电阻

R2 第二电阻

R3、R4 电阻

R21、R22、R23、R24、…、Rn 固定电阻

S 源极

S0、S1、S2、S4、…、Sn 控制端子

T 绝对温度

TC 温度系数[mV/℃]

Tr20、Tr21、Tr22、Tr23、Tr24、…、Trn 晶体管开关

V1、V2、V3、V4、V6、VREF、X、Y 端子

VBE 双极Tr8的基极·发射极之间的电压

VDD 第一电源

VR10、VR20、VR30 多段转换式可变电阻

VSS 第二电源

VST 基准电压

VTH Tr1～Tr4的阈值电压

Claims

1.一种温度特性补偿装置，用于对电气电子应用设备关键部位的温度特性进行抵消或调整，包括：

以在带隙电路(20)上得到的恒电压为基础，输出所生成的基准电压(VST)的稳压电源(10)；

在低阻抗状态下，平稳供给所述稳压电源(10)输出的基准电压(VST)的电压输出器电路(60)；以及

随意管理所述基准电压(VST)的温度系数(TC)的温度梯度管理装置；

其特征在于，所述稳压电源(10)包括：恒电流电路(30)，包括：包含中间插入有第一电阻(R1)的恒电流路径(32)的多个恒电流路径(31和32)，和由被分别插入构成电流镜形式的所述多个恒电流路径(31和32)中的一对晶体管(5和6)形成的带隙电路(20)；

恒电流路径(33)，从属连接到所述恒电流电路(30)上，以多段电流镜形式构成，且中间插入有第二电阻(R2)；并且所述温度梯度管理装置，根据与所述一对晶体管(5和6)的尺寸比率有关的特定公式，随意选择所述第二电阻(R2)相对于所述第一电阻(R1)的比率。

2.根据权利要求1所述的温度特性补偿装置，其特征在于：所述恒电流路径(31、32、和33)由进行沟道掺杂后使阈值电压(VTH)降低而生成的增强型晶体管构成。

3.根据权利要求1或2所述的温度特性补偿装置，其特征在于：所述温度梯度管理装置是由所述第一电阻(R1)和所述第二电阻(R2)中的至少一个，对应于非易失性存储器的存储数据，通过晶体管开关(Tr20～Trn)进行ON-OFF动作随意设定任意电阻值的多段转换式可变电阻(VR20)构成。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的温度特性补偿装置，其特征在于包括：所述晶体管(5和6)开始ON，将使所述带隙电路从OFF向ON起动所需的冲击电压提供给所述晶体管(5和6)的基极B的单触发电路(11)。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的温度特性补偿装置，其特征在于，是与微型计算机组合构成的，由设置在所述微型计算机内部的恒压稳压电源(VOSC)向使所述带隙电路(20)工作的所述恒电流路径(31、32)供电。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的温度特性补偿装置，其特征在于：具有，为了对所述基准电压(VST)进行测量及补偿调整，将所述电压输出器电路(60)的负载电阻(R3)或所述第二电阻(R2)中的至少一个的值临时设定为最低值的补偿调整模式。